DCDC模块电源的反馈电路和设计方法(精)
DCDC模块电源的反馈电路和设计方法
DCDC模块电源的反馈电路和设计方法1.设定输出电压：根据所需的应用要求，确定DCDC模块的输出电压。
这个输出电压将是反馈电路中的一个参考值。
2.选择参考源：选择一个合适的参考源来提供稳定的参考电压。
这可以是一个精确的参考源芯片，如LM4140或ADR5040，或者是使用电阻分压电路来生成基准电压。
3.设计误差放大器：误差放大器是反馈电路的核心部分，它将输出电压与参考电压进行比较，并生成误差信号。
这个误差信号将用于调整模块的控制电路。
误差放大器通常使用运算放大器来实现，可以使用标准的运算放大器芯片，如LM358或OPA3414.设计比较器：比较器是用于将输出电压与参考电压进行比较的电路。
它生成一个逻辑信号，表示输出电压是否高于或低于参考电压。
比较器可以使用专门的比较器芯片，如LM393或LM311，或者使用运算放大器来实现。
5.设计控制电路：控制电路根据误差信号和比较器的输出来调整开关管的导通时间。
控制电路可以使用数字控制器、模拟控制器或专门的控制芯片来实现。
这个控制电路应该能够根据误差信号的大小和方向来调整开关管的导通时间。
6.添加过压和欠压保护：为了保护DCDC模块和负载，可以添加过压和欠压保护电路。
这些保护电路可以根据输出电压的水平来触发开关，从而保护模块和负载。
7.优化滤波和稳压电容：为了提高稳定性和滤波效果，可以在输入和输出端添加滤波电容。
这些电容可以帮助去除电源线上的噪音和纹波，并提供稳定的输出电压。
总结起来，设计DCDC模块的反馈电路需要考虑输出电压、参考源、误差放大器、比较器、控制电路、过压和欠压保护、滤波电容等各个方面。
合理的设计反馈电路可以实现对输出电压的精确控制，并提供稳定可靠的电源。
DCDC模块电源的设计方法
• • •
三种基本的隔离开关电源：
L Vin
Lm
D
Vo
Vin
D1
D2
Vo
S
S
Flyback Converter
正激型变换器
L D1 Vo
Vin
S2
S1
D2
桥式变换器
电感的电磁学定义：
电路的观点：
i(t) + u(t) -
di(t ) u(t ) L dt
磁场的观点：
i(t)
φ
φ
Li(t )
1 B max Bdc B 2
铁磁材料的磁芯损耗的测量：
i(t) LCR Meter
+
u(t) -
根据实际工作的f和 ΔB画出磁芯的磁滞回线 （B-H），磁滞回线的面积即为磁芯损耗
R Q L
1/R代表了磁芯在小信号下的损耗大小。
1/ R
1 QL
Core characteristics analysis(1)
在国际单位制中：B称为磁感应强度，单位：特斯拉 T H称为磁场强度，单位：安培每米 A/m
o 4 107
φ
磁感应强度为B
面积为S
Bds
φ
s
BS
均匀磁场
称为磁通，磁通围绕电流构成一个闭合回路，且大小连续。 B又称为磁通密度
闭合的磁路及磁路中的气隙：
I
磁路长度lc 磁场强度Hc
磁性材料的磁芯损耗：
磁滞损耗：由于磁畴翻转导致的损耗，主要与磁性材 料的性质有关。
涡流损耗：变化的磁通在磁芯形成涡流（感应电流） 导致的损耗，主要与磁性的结晶情况有关。
互相绝缘的硅钢片用来减少涡流损耗。
DCDC模块电源的设计方法
DCDC模块电源的设计方法DC/DC模块是一种常见的电源转换模块，用于将直流电压的输入转换为不同的直流电压输出。
在设计DC/DC模块电源时，需要考虑多个因素，包括输入输出电压、电流要求、效率、稳定性以及电磁兼容性等。
下面我将详细介绍DC/DC模块电源的设计方法。
1.确定输入输出电压要求首先需要确定所需的输入和输出电压。
输入电压通常由电池、直流电源或其他电源提供，而输出电压则取决于所需的系统要求。
输入输出电压的选择应考虑到系统需求和电源模块的规格。
2.选择适当的拓扑结构DC/DC模块有多种拓扑结构可供选择，包括升压、降压、升降压和反激式等。
选择适当的拓扑结构取决于输入输出电压的差异、负载特性和成本要求等因素。
常用的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost和Cuk等。
3.计算元件参数在设计DC/DC模块电源时，需要计算和选择适当的元件参数，包括电感、电容、开关管和保护元件等。
这些元件的选择应根据输入输出电流、电压波动、功率损耗和效率要求等因素进行。
4.设计反馈回路DC/DC模块电源需要一个反馈回路以保持输出电压的稳定性。
常见的反馈方式有电压模式和电流模式控制回路。
选择适当的反馈方式取决于系统要求、稳定性和响应速度等因素。
5.优化功率转换效率为了提高DC/DC模块电源的效率，可以采取以下几个方法：-选择低功耗开关管和驱动电路，减少开关损耗；-优化电感参数，降低电感损耗；-使用高效的控制策略和调制技术。
6.考虑电磁兼容性在设计DC/DC模块电源时，还需要考虑电磁兼容性问题。
这包括减少电源模块对其他电子系统的电磁干扰，并对外界干扰具有一定的抗扰度。
为此，可以采取以下几个措施：-使用屏蔽材料和滤波器降低辐射和传导干扰；-应用良好的接地和屏蔽设计；-合理布局和排布电路板。
7.进行模拟和仿真在设计DC/DC模块电源时，可以使用模拟和仿真工具进行电路设计和性能评估。
这可以帮助验证设计的准确性和系统性能，减少实际测试的时间和成本。
DCDC电源电讲义路经验
内环 反馈量
控制量 D
控制量 If
输入量
输出量 Vo
B A Source
自动控制系统的数学描述：
c(t)
r(t)
变换环节
常微分方程描述： d d n n c ( t t ) a 1 d d n n 1 1 c ( t t ) . . a n c . ( t ) . b 0 d d m m r ( t t ) b 1 d d m m 1 1 r ( t t ) . . b m r . ( t ) .
C(s)H (s)R(s)
H(s) G 1(s) G 1(s) 1G 1(s)G 2(s) 1G (s)
G(s)=G1(s)G2(s) 称为反馈回路的开环传递函数，可以通过分析G(s) 的行为来考察反馈回路的稳定性，即当G(s)=-1或接近-1时系统将 变得不稳定.
开环传递函数的幅频特性（波特图）：
2. 传递函数G(s)的零点：即复数方程 b0smb 1sm 1...bm0 的根，即使G(s)为零的s的取值。
3. 传递函数G(s)的极点：即复数方程 sna1sn1.. .an0 的根，即使G(s)为无穷大的s的取值。
反馈系统的稳定性分析：
R(s) +
C(s)
G1(s)
-
R1(s)
G2(s)
增益必Phas须e ( f小) 于arg 0 G。 2
i
f
180
180 160
140
120
100 80
60
40 Gain ( f ) 20
Phase ( f )
0 20
40
60
80 100
120
140
160
180
DCDC电路设计
DCDC电路设计一．题目设计一个PWM开关稳压电源。
要求：输入电压 1-2 V 升压 5-20V二．设计方案方案1：实验原理开关稳压电源原理如图和串联反馈式稳压电路相比，电路增加了LC滤波电路以及产生固定频率的三角波电压发生器和比较其组成的控制电路。
Vi为整流滤波电路输出电压，Vb 为比较器输出电压。
Vb>0时，三极管饱和导通，二极管D截止，电感储能，电容充电，。
而Vb<0时，三极管截止，滤波电感产生自感电势，二极管导通，于是电感中储存的能量向负载释放。
输出电压Vo位Vo=qV1,q为脉冲波形的占空比，故称脉宽调制开关稳压电源。
当Vf>Vref时，比较放大器输出电压Va为负值，Va与固定频率三角波电压Vt 相比较，得到Vb的的方波波型，其占孔比q<50%,使输出电压下降到预定的稳压值。
同理，V1下降，Vo也下降，Vf<Vref,Va为正值，Vb的占空比<50%，输出电压上升到预定值。
具体实验电路三角波发生器电路为方案2：DC/DC变换器的基本类型开关电源是进行交流/直流、直流/直流，直流/交流的功率变换的电源，其核心部分就是DC/DC变换器。
其工作原理：控制通/断电时间比可以改变的电子开关元件，将直流电能变换为脉冲状交流电能，然后通过储能元件或变压器对脉冲交流电能的幅度按人们的要求做必要的变换，再经平滑滤波器变为直流。
升压型变换器如图表1，当开关管VT导通时，电流经电感L和开关管入地，电感上的电压降左端为正，右端为负，随着电流的增大，储存于电感中的磁能增大；当开关管截止时，电感上的电压调转极性，左端为负，右端为正，二极管导通，电流对电容C充电。
可见，输出电压UO高于输入电压UI。
在VT导通，VD截止期，负载上的电流是有电容放电维持的。
在开关管和二极管导通时的电压降远比输入的电压小时，则在VT导通期间ILMAX=ILMIN+UI/L*ton在VT截止期间ILMIN=ILMAX－（UO－UI）/L*toff由以上二式可得UO=UI(ton-toff)/toff=1/(1-D)*UI图表 1a．b两点为输出电压u。
DCDC设计原理、经验与应用技巧总结
DC/DC设计原理、经验与应用技巧总结摘要：DC/DC设计原理、经验与应用技巧总结0关键字：D C/DC,设计原理, 应用技巧0“绿色”系统的发展趋势不仅意味着必须采用环保元器件，还对电子产业提出了节能的挑战。
能源之星(En erg yS tr)和80+等组织都已针对各式消费电子(特别是计算类)颁布了相关规范。
对当前的消费者而言，更长的电池寿命也是个十分吸引的特性。
因此，更长的电池寿命、更小的外形尺寸及各国政府推出的新法规都在要求必需谨慎选择电源元件，尤其是对板上的D C-D C转换器。
这表示着新平台的功率密度、效率和热性能必须大幅提高。
众所周知，设计理想的D C-D C转换器涉及到众多权衡取舍。
功率密度的提高通常意味着总体功耗的增加，以及结温、外壳温度和P CB温度的提升。
同样地，针对中等电流到峰值电流优化D C/D C电源，几乎也总是意味着牺牲轻载效率，反之亦然。
本人结合自己十多年的D C-D C应用经验，谈谈D C-D C转换器的基本原理和设计经验技巧。
来源:大比特半导体器件网D C-D C就是直流-直流变换，一般有升压(BO O ST)、降压(BUC K型)两种。
降压式D C/D C变换器的输出电流较大，多为数百毫安至几安，因此适用于输出电流较大的场合。
降压式D C/D C变换器基本工作原理电路如图1所示。
VT1为开关管，当VT1导通时，输入电压Vi通过电感L1向负载RL供电，与此同时也向电容C2充电。
在这个过程中，电容C2及电感L1中储存能量。
当VT1截止时，由储存在电感L1中的能量继续向RL供电，当输出电压要下降时，电容C2中的能量也向RL放电，维持输出电压不变。
二极管VD1为续流二极管，以便构成电路回路。
输出的电压Vo经R1和R2组成的分压器分压，把输出电压的信号反馈至控制电路，由控制电路来控制开关管的导通及截止时间，使输出电压保持不变。
来源:大比特半导体器件网0图1、降压式D C/D C变换器基本工作原理电路0D C-D C设计技巧0一.D C-D C电路设计至少要考虑以下条件：1.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。
DCDc模块常见电路拓扑
Vds
Ip Lk
Cr
D
G S
[t3, t4]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Io
t4 t1 LmCr
Lm,Cr的选取原则：
Lm*Cr
1 2
(1
Dm a x) 2 T
2
Vin/n-Vo VL
-Vo
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)：
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6=t0
IL
ΔIL
Io
激磁电流对主开关的输出
电容放电。
VT
Vin/n
-Vc/n
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)：
td1
td 2
Sa
D
Vin
Lm n:1
Lo
Vo
S1
1-D
-
Io
Vc
+
IL
+
VT
-
Vds
Vin
Sa
Ip Lk
Vin
n:1
L
Vo
T
Vgs
D 1-D
Io
Lm
IL
Vin
Vds
Ip Lk
Cr
D
G S
[t4, t5]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Io
根据电感的伏秒平衡：
VL
(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T
Vo=VinD/n
Vin/n-Vo -Vo
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)特征：
高效DCDC模块电源设计 精品
1 目的意义电源是一切电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性。
而开关电源更为如此，越来越受到人们的重视。
目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品发展趋于小型化，其功耗都比较大，要求与之配套的电池供电系统体积更小、重量更轻、效率更高，必须采用高效率的DC/ DC开关稳压电源。
目前DC-DC转换器普遍地应用于电池供电的设备和要求省电的紧凑型电子设备中。
应用DC-DC转换器的目的是要进行电压转换,给一些器件提供合适的工作电压,保证有较高的系统效率和较小的体积。
分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。
对其性能要求越来越高。
除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。
这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。
因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。
DC/DC模块已被广泛应用于铁路通信、微波通讯、工业控制、船舶电子、航空电子、地面雷达、消防设备和医疗器械教学设备等诸多领域，其中有许多应用场合需要多路输出，如在单片机智能控制器中，单片机供电需要5V，而运放通常需要12V。
在设计多路输出时，有许多地方和单路输出不同，既要考虑变压器管脚限制、多副边变压器设计、各路的稳压电路实现，又要考虑每路轻载及满载的负载调整率，以及负载的交叉调节特性等。
目前电力电子与电路的发展主要方向是模块化、集成化。
此次设计要求设计一种DC/DC模块电源，要求此电源的输出电压和输入电压隔离，电源结构基于单端正激电路，采用单片集成电路。
输入电压：24V DC（变化范围18V～36V）。
输出电压：12V DC。
输出最大电流：1A。
效率：88%以上。
2 题目的描述和要求高效DC/DC模块电源设计为了提高中小功率开关电源的效率，设计了一种基于DPA425的高效小功率模块电源。
常用DCDC电源电路方案设计
常用DC /DC电源电路设计方案分析1、DC/DC电源电路简介DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。
一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。
常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V 等，后者使用的电源电压一般在24V以下。
不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V 15V，数字电路常用3.3V等。
结合到本公司产品，这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。
2、DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：（1）稳压管稳压电路。
（2）线性(模拟）稳压电路。
（3）开关型稳压电路3、稳压管稳压电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。
比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示，选择稳压管时一般可按下述式子估算：(1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)I Lmax (3)Vin=(2-3)Vout这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。
有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403 ,REF02,TL431等。
这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。
3.1 TL431常用电路设计方案TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，参考电压源误差1%,输出电流为1.0-100mA。
开关稳压电源的设计——模块化DCDC电源的设计
毕业设计（论文）课题名称开关稳压电源的设计-模块化DC/DC电源的设计系别专业姓名学号开关稳压电源的设计——模块化DC/DC电源的设计摘要随着电子技术的高速发展，各种电子设备的应用越来越来越广泛，其信息处理速度也越来越高，供电电压一降再降；而工作电流越来越大，使得原来的电力技术特别是整流技术效率大大下降而不再适用，这就对电源提出了新的更高的要求。
开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源。
本文首先介绍了开关电源的研究背景，特点，发展前景，以及其实际应用。
然后对开关电源原理进行研究。
在分析了模块化DC/DC开关电源原理的基础上，我们选用ST公司的L4960模块，根据相关技术规格，对开关电源进行设计，在EDA 软件PROTEL上进行电路原理图的设计和PCB电路的绘制，并完成对电路的仿真。
Along with electronic technology's high speed development, each kind of electronic installation's application more comes to be getting more and more widespread, its information processing speed is also getting higher and higher, as soon as the power line voltage falls falls again; But the operating current is getting bigger and bigger, causes the original electric power technology is specially the rectification technology efficiency big drop no longer is suitable, this set the new higher request to the power source. The switching power supply was the recent years applies the very widespread one kind of new style power source. This article first introduced switching power supply's research background, the characteristic, the prospects for development, as well as its practical application. Then conducts the research to the switching power supply principle. In has analyzed in the modular DC/DC switching power supply principle foundation, we select ST Corporation's L4960 module, according to the correlation technique specification, carries on the design to the switching power supply, carries on the electric circuit schematic diagram in EDA on software PROTEL the design and the PCB electric circuit's plan, and completes to electric circuit's simulation.关键词：开关电源 L4960 PROTEL 仿真Simulation摘要：现在一般应用的串联调整稳压电源，是连续控制的线性稳压电源，这种传统的串联稳压器，调整管总是工作在放大区，流过的电流是连续的，这种稳压器的缺点是承受过载和短路的能力差、效率低。
dcdc解决方案
DCDC解决方案1. 概述DCDC（直流-直流）转换器是一种将高压或低压直流电源转换为所需电压的电子设备。
DCDC解决方案针对不同的应用需求，提供了多种转换器拓扑和控制策略。
本文将介绍DCDC解决方案的基本原理、常见拓扑结构和设计要点。
2. 基本原理DCDC转换器基于电感、电容和开关器件来实现电能转换。
其工作原理可简单概括为：通过开关器件周期性地切断和导通电路，使电感储能和释能，从而实现输入电压到输出电压的转换。
DCDC解决方案的基本原理包括以下几个方面：•开关器件：通常使用MOSFET或IGBT作为开关器件，通过控制器对其进行驱动，实现周期性开关和导通。
•电感：电感储存能量并提供稳定输出电压，其数值决定转换器的输出电流波动程度。
•电容：电容用于滤波，减小输出电压的纹波。
•控制器：控制器负责控制开关器件的开关频率和占空比，并根据输出电压信息进行反馈调节，以维持稳定的输出电压。
3. 常见的DCDC拓扑结构DCDC解决方案根据应用需求和工作条件，常见的拓扑结构包括：•降压（Buck）转换器：将较高的输入电压转换为较低的输出电压。
Buck转换器采用开关器件与电感和电容组成的简单电路结构，适用于输入电压高于输出电压的应用，如手机充电器等。
•升压（Boost）转换器：将较低的输入电压转换为较高的输出电压。
Boost转换器通过变压器来提高电压，适用于输入电压低于输出电压的应用，如LED驱动器等。
•升降压（Buck-Boost）转换器：可以实现输入电压高于或低于输出电压的转换。
Buck-Boost转换器具有较高的灵活性，适用于输入和输出电压波动范围较大的应用，如电动汽车充电桩等。
•反激（Flyback）转换器：通过变压器的储能和释能来实现输入电压到输出电压的转换。
Flyback转换器具有较高的功率转换效率和绝缘性能，适用于离线电源、电视机和计算机显示器等应用。
4. 设计要点在设计DCDC解决方案时，需要考虑以下几个关键要点：•负载特性：根据应用负载的性质和需求，确定所需的输出电压和输出电流范围。
DCDC电路设计的一些技巧和应该如何选择元器件说明
DCDC电路设计的一些技巧和应该如何选择元器件说明DC-DC指直流转直流电源（DirectCurrent）。
是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。
如，通过一个转换器能将一个直流电压（5.0V）转换成其他的直流电压（1.5V 或12.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。
DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。
在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。
其外围电路的元器件特性，和基板的布线方式等，能改变电源电路的性能，因此，应进行综合判断。
DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计，缩短研制周期，实现指标等，被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。
具有可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。
此外，DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。
在电路类型分类上属于斩波电路。
2.特点：其主要特点是效率高：与线性稳压器的LDO相比较，效率高是DCDC的显著优势。
通常效率在70%以上，重载下高的可达到95%以上。
其次是适应电压范围宽。
A：调制方式1：PFM（脉冲频率调制方式）开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。
PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。
2：PWM（脉冲宽度调制方式）开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。
PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。
B：通常情况下，采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。
PWM的频率，PFM的占空比的选择方法。
PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。
DCDC模块电源的反馈电路和设计方法
一阶极点
二阶极点
零点 一阶极点 零点
零点
开关电源反馈电路产生震荡的原因：
1. 2. 零极点发生偏移。极点往低频段偏移，或增加了新的极点都 有可能导致系统不稳。 系统增益发生变化。如光耦的增益发生变化，PWM控制器 的三角波斜率发生变化。
消除震荡的方法：
1. 2. 3. 降低控制器的增益。 降低零点频率。 让系统开环，用网络分析仪测试其开环传递函数，以确定零 极点分布和增益情况，再采取相应对策。
1 80
180 160 140 120 100 80 60 40 Gain( f ) 20 0 P hase( f ) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 100
9
Vref
R3
Uo
180 165 150 135 120 105 90 75 Gain( f ) 60 45 P hase( f ) 30 15 0 15 30 45 60 75 90 1 10 100 f
1 10
3
1 10
4
1 10
5
PI调节器的设计原则：
R1 Ui C1 C2
R1 1 1 0
180 165 150 135 120 105 90 75 Gain( f ) 60 45 P hase( f ) 30 15 0 15 30 45 60 75 90 1 10
4
R2 1 1 0
3
C1 1 1 0
8
C2 1 1 0
9
R2
+
Vref
R3
Uo
G( s) Uo / Ui
开环传递函数的幅频特性（波特图）：
Open Loop Gain Phase Curve:
DCDC电路设计
DCDC电路设计直流电源稳压电路（DCDC电路）设计是一种将输入直流电压转换为稳定输出直流电压的电路设计。
在许多应用中，直流电源稳压电路被广泛应用，例如电子设备、通信设备、军工设备等。
设计一个DCDC电路需要考虑以下几个方面：1.选择合适的拓扑结构：常见的DCDC电路拓扑结构包括升压、降压、升降压和反相等结构。
选择合适的拓扑结构可以根据输入和输出的电压需求，以及其他设计需求，如效率、尺寸等。
2.选择合适的功率半导体器件：功率半导体器件主要包括开关管（如MOSFET和IGBT）和二极管。
正确选择合适的功率半导体器件可以提高DCDC电路的效率和可靠性。
3.控制策略设计：DCDC电路通常需要一个控制回路来控制输出电压的稳定性。
一种常见的控制策略是脉宽调制（PWM）控制，通过控制开关管的导通时间来调整输出电压。
其他常用的控制策略包括频率调制（FM）控制和电流模式控制等。
4.滤波和保护电路设计：在DCDC电路中，为了减小输出纹波和干扰，通常需要设计滤波电路。
常见的滤波电路包括电感滤波器和电容滤波器。
此外，为了保护DCDC电路免受过载、过压和短路等情况的损坏，还需要设计过载保护和过压/过流保护电路。
5.电源管理电路设计：DCDC电路通常需要一些辅助电路，如启动电路、输出电压检测电路、反馈电路等。
这些辅助电路可以增加DCDC电路的稳定性和可靠性。
综上所述，DCDC电路设计需要综合考虑拓扑结构选择、功率半导体器件选择、控制策略设计、滤波和保护电路设计，以及电源管理电路设计等因素。
通过合理设计和选用适当的器件，可以实现直流电源稳压电路的高效率、高稳定性和高可靠性。
DCDC电源模块方案工作原理应用
DCDC电源模块方案工作原理应用DC-DC电源模块方案是一种用于将直流电源转换为不同电平输出的电路模块。
它通常由输入滤波、开关电源控制芯片、功率开关器件、输出滤波等部分组成。
下面将详细介绍DC-DC电源模块方案的工作原理和应用。
DC-DC电源模块的工作原理：DC-DC电源模块采用开关电源控制芯片来控制功率开关器件工作的频率和占空比，通过改变开关的输入状态来调整输出电压。
其工作原理主要有以下几个步骤：1.输入滤波：将输入电源进行滤波处理，去除输入电源中的噪声和纹波，并提供稳定的输入电压。
2.开关控制：控制芯片对功率开关器件进行开关控制，使其周期性地切换开关状态。
3.能量存储：当功率开关器件处于导通状态时，通过电感器件将电能存储到磁场中；当功率开关器件处于断开状态时，电感器件将存储的能量释放到输出电路。
4.输出调节：通过输出滤波器对存储的能量进行平滑，使输出电压足够稳定。
5.反馈控制：利用反馈电路对输出电压进行采样和调节，确保输出电压与设定电压维持在一定范围内。
DC-DC电源模块的应用：DC-DC电源模块具有高效率、宽输入输出电压范围、可靠稳定等特点，适用于多种领域的电子设备。
以下是DC-DC电源模块的一些主要应用：1.通信设备：用于提供稳定的供电电源，如无线电台、电信基站等。
2.工业自动化：用于工控系统、仪器仪表、电机控制等，为设备提供稳定的电源。
3.车载设备：用于汽车、飞机等交通工具上，为电子设备提供电源供应。
4.消费电子：如电视、音响、平板电脑、笔记本电脑等，为这些设备提供稳定的电源。
5.太阳能发电系统：用于将太阳能转换为直流电，然后再将其转换为特定的输出电压。
6.绿色能源应用：如风能发电、地热能发电等，为这些能源收集设备提供稳定的电源。
综上所述，DC-DC电源模块方案是一种将直流电源转换为不同电平输出的电路模块。
它的工作原理是通过开关电源控制芯片来控制功率开关器件的工作状态，从而实现电源的转换。
DCDC电路分析精讲资料讲解
在LCD数字板上的应用（冠捷）：
二、 LM2596降压型DC-DC电路
LM2596简介：
1、3.3V/5V/12V的固定电压输出和可调电压输出 2、可调输出电压范围1.2V～37V±4% 3、输入可高达40V，输出线性好且负载可调节 4、150KHz的内部振荡频率，输出电流可高达3A 5、低功耗待机模式，典型值为80μA 6、TTL断电能力，具有过热保护和限流保护功能 7、外围电路简单，仅需4个外接元件 8、基准电压VREF=1.235V
内部框图的电路解释： 振荡器通过恒流源对外接在3脚上的定
时电容不断地充电和放电以产生振荡波形。 充电和放电电流都是恒定的，所以振荡频 率仅取决于外接定时电容的容量。
Vpp=800mV T=25us f=40KHz
与门的C输入端在振荡器对外充电时为 高电平，D输入端在比较器的输入电平低 于阈值电平时为高电平，当C和D输入端都 变成高电平时触发器被置为高电平，输出 开关管导通，反之当振荡器在放电期间， C输入端为低电平，触发器被复位，使得 输出开关管处于关闭状态。
MC34063组成的升压电路：
Vout=（1＋R2/R1）×1.25=（1＋47/2.2） ×1.25=27.95V Iout=0.3/Rsc=0.3/0.22=1.36A（最大限定电流）
MC34063组成的降压电路：
Vout=（1＋R2/R1）×1.25=（1＋3.6/1.2） ×1.25=5V Iout=0.3/Rsc=0.3/0.33=0.9A（最大限定电流）
代换外接的双MOSFET时，应充分考虑它的 类型以及ID、VDS、RDS等重要参数；
当更换双MOSFET后开机，MOSFET再次冒 烟损坏，多数是由于DC-DC电路负载有严重短路现 象。
DCDC电源设计方案
DCDC电源设计方案1、DC/DC电源电路简介DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。
一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。
常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等，后者使用的电源电压一般在24V以下。
不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V15V，数字电路常用3.3V等。
结合到本公司产品，这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。
2、DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：（1）稳压管稳压电路。
（2）线性(模拟）稳压电路。
（3）开关型稳压电路3、稳压管稳压电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。
比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示，选择稳压管时一般可按下述式子估算：(1)Uz=Vout;(2)Izmax=(1.5-3)I Lmax(3)Vin=(2-3)V out这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。
有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403,REF02,TL431等。
这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。
3.1TL431常用电路设计方案TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，参考电压源误差1%,输出电流为1.0-100mA。
DCDC电流反馈
DCDC电流反馈电流模式最常见的方法就是采样Nmos管的正向压降，（或者用一个采样电阻和他串联），这个采样电压经过电流采样放大器后就得到电压斜坡，即电压越大，斜坡越大；电压越小，斜坡越小；（这个怎么有点类似于电压前馈的作用）。
PWM比较器的另一个引脚接误差放大器的输出；注意上面是一个锯齿波，因此从P管才电流，只有D的时间导通，所以是锯齿波不是三角波。
另外还要在加上Vramp，这个会改变，电压变化的斜率。
保持稳定。
当斜坡电压达到控制电压是，PWM比较器输出低电平；从而将上管关闭，进而减小上管导通的时间，从而减小电流流过的大小；从这个上面的过程可以看到，这个过程中LC二阶网络不参与整个环路，因此电感L并不存在于二阶滤波网络中，就已发挥控制作用了。
所以这个电流反馈的网络控制形式和电压反馈还是有区别的，特别是在电流环路中，没有了LC二阶的谐振点；电感/开关管的斜坡电流和PWM比较器的输入电压斜坡成比例，因此电压和电流可以相互转换；次谐波不稳定的发生条件：占空比接近或者大于50%，变换器工作在CCM模式，通常在最小输入电压时，尽力排除发生次谐波不稳定的可能性；增益图中有个莫名的尖峰，这就是次谐波不稳定所导致的。
这一点远大于穿越频率。
从电路上分析：那么需要引入的就是foundamentals of power eclectrics chapter 11.那么之所以选择上面的电流模式分解，第一步是说明在电流连续模式，且稳定的模式下，是怎么的情况，得到斜率和占空比的关系；第二步是说明在电流连续的模式，且不稳定的模式下，是怎么情况，由于电流反馈是在电流不稳定有扰动的情况下，那么就是在第二种情况下，所以要求D小于0.5；所以从这个地方可以看出来，如果在电压输输出高的情况下，比如1.6V的时候，可能出现不稳定的情况，通常电压都是在低压的情况0.9，1.8v，一般不会出现这种情况。
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1.
传递函数G(s)：所有控制系统的传递函数均为一有理多 项分式， 其中s为复数。
传递函数G(s)的零点：即复数方程 b0 s m b1s m1 ... bm 0 的根，即使G(s)为零的s的取值。 传递函数G(s)的极点：即复数方程 s n a1s n1 ... an 0 的根，即使G(s)为无穷大的s的取值。
s nC(s) a1s n1C(s) .... anC(s) b0 s m R(s) b1s m1R(s) .... bm R(s)
b0 s m b1s m1 ... bm C ( s) n R( s ) G ( s ) R ( s ) n 1 s a1s ... am b0 s m b1s m1 ... bm G( s ) n s a1s n1 ... am
2.
3.
反馈系统的稳定性分析：
R(s) + R1(s) G2(s)
C ( s ) H ( s ) R( s )
G1(s)
C(s)
H ( s)
G1( s) G1( s) 1 G1( s)G 2( s) 1 G ( s)
G(s)=G1(s)G2(s) 称为反馈回路的开环传递函数，可以通过分析G(s) 的行为来考察反馈回路的稳定性，即当G(s)=-1或接近-1时系统将 变得不稳定.
自动控制系统的数学描述：
R(s)
G(s)
C(s)
C (s) G(s) R(s) C (s) G1(s)G2(s) R(s)
G(s) G1(s)G 2(s)
C (s) G1(s)(R(s) R1(s))
G1( s)(R( s) G 2(s)C (s))
R(s)
G1(s)
G2(s)
3 ~ 5us
3 10
6
一階極點
p
1
1 10
4
1 10 f
5
1 10
6
积分器的传递函数：
C
G ( s) Uo / Ui
1 sC
Ui
R +
R 1 10
4
R
1 RCs
C 1 10
8
Vref
R1
Uo
180 160 140 120 100 80 60 40 Gain( f ) 20 0 P hase( f ) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1 10 100 f
拉普拉斯变换：
C (s) c(t )e dt
ts 0
s nC(s) a1s n1C(s) .... anC(s) b0 s m R(s) b1s m1R(s) .... bm R(s)
当 s i 时拉普拉斯变换即为傅立叶变换
自动控制系统的数学描述：
r(t) 变换环节 c(t)
P h ase ( f ) arg G 2 i f
1 80
1 10
3
1 10 f
4
1 10
5
开环传递函数稳定性判据：
1.
2. 3.
相位在低频段趋向于180度（即保证系统是负反馈系统）。
Open Loop Gain Phase Curve:
G ain ( f ) 2 0 l og G 2 i f
1 80
相角裕量(degree) 40o 增益裕度(db) 10db 反馈带宽(kHz) 9kHz
1 10
3
1 10 f
4
1 10
5
开环传递函数的幅频特性的测量：
R(s) + R1(s) G1(s) C(s)
G2(s)
如何测得开环传递函数G(s)=G1(s)G2(s)? R(s) + R1(s) G2(s) G(s)=A(s)/B(s) B C(s) A
开环控制系统
输入量 + -
误差量
控制器
控制量
被控对象
输出量
反馈量
反馈环节 闭环控制系统
自动控系统的基本形式：
输入量
+
误差量
输入量1 控制器1
+
误差量1 控制器2
控制量 被控对象
输出量
-
反馈环节
反馈量 内环反馈 反馈环节
双环控制系统
输出量 Vo
内环 反馈量 内环 输入量 控制量 D
输入量
控制量 If
180 165 150 135 120 105 90 75 Gain( f ) 60 45 P hase( f ) 30 15 0 15 30 45 60 75 90 1 10
4
R2 1 1 0
3
C1 1 1 0
8
C2 1 Βιβλιοθήκη 1 09R2+
Vref
R3
Uo
G( s) Uo / Ui
DC/DC模块电源的反馈电路
和设计方法
反馈电路(feedback loop)的基本概念： 1. 闭环控制和负反馈 2. 拉普拉斯变换和传递函数
3. 波特图(Bode Curve)
4. 稳定性判据 5. 波特图的测试 6. 基本电路的传递函数 7. 反馈回路的设计
自动控系统的基本形式：
输入量 控制器 控制量 被控对象 输出量
1. 稳定性：稳定性问题是任一自动控制系统能否实际应用 的必要条件，自动控制理论应给出影响稳定性的因数， 并给出各种因数引起稳定或不稳定的范围。 稳态响应：即在稳态情况下，控制系统控制的准确程度， 以及控制系统对各种干扰的抑制能力。
2.
3.
动态响应：当输入量改变或者有干扰引入后，控制系统 以多快以及怎样的方式达到新的稳定状态。
A/B
G1(s)
f
A
B
网络分析仪
输出量 Vo
B A Source
内环 反馈量 内环 输入量 控制量 D
输入量
控制量 If
控制量 Ve
反馈量
常见电路的传递函数：
R 复祖抗
R
C
1 j C
1 sC
L
jL
传递函数
R
sL
常见电路的传递函数：
R Ui C
R 1 10
90 80 70 60 50 40 30 20 Gain( f ) 10 0 P hase( f ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 3 1 10 4
R2 R1Cs 1 G( s) Uo / Ui R1 R2 R' Cs 1
R1 1 1 0
90 80 70 60 50 40 30 20 Gain( f ) 10 0 P hase( f ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 4
R'
R1 R2 R1 R2
1. 2. 3. 4. 分析固有电路（包括主功率电路, PWM控制器,光耦等）的相 位极性, 确定控制器的极性, 保证负反馈连接。 确定固有电路的极点分布情况，一般有输出滤波器的二阶极 点，光耦的一阶极点，功率电路的特殊极点等。 设计反馈控制器，选择适当的零点补偿频率最低的极点。一 般补偿1~2个极点，补偿的极点越多系统的动态响应越好。 确定反馈控制器的增益，以获得最大的带宽，同时保证足够 的增益裕度和相角裕量。在无法准确估计系统增益的情况下， 可尝试较小的增益设计，以使系统稳定，再尝试较大的增益， 以获得良好的动态性能。
1 10
3
1 10
4
1 10
5
PI调节器的传递函数：
R1
Ui R2 + Vref R3
R1 1 1 0
4
C1
G( s) Uo / Ui
1 R1 sC 1
R2
3
R1C1s 1 R2C1s
C 1 10
8
R2 1 1 0
Uo
180 165 150 135 120 105 90 75 Gain( f ) 60 45 P hase( f ) 30 15 0 15 30 45 60 75 90 1 10 100 f
9
Vref
R3
Uo
180 165 150 135 120 105 90 75 Gain( f ) 60 45 P hase( f ) 30 15 0 15 30 45 60 75 90 1 10 100 f
1 10
3
1 10
4
1 10
5
PI调节器的设计原则：
R1 Ui C1 C2
R1 1 1 0
C(s)
R(s) + R1(s)
G1(s)
C(s)
C ( s)
G2(s)
G( s)
G1( s) R( s ) 1 G1( s)G 2( s)
G1( s) 1 G1( s)G 2( s)
自动控制系统的数学描述：
R(s)
G(s)
C(s)
b0 s m b1s m1 ... bm G( s ) n s a1s n1 ... am
自动控制系统的数学描述：
c(t) 变换环节 r(t)
常微分方程描述：
dn dt n d c(t ) a1 dt n1 c (t ) .... an c (t ) b0
n1
dm dt m
d r (t ) b1 dt m1 r (t ) .... bm r (t )
m1
一阶极点
二阶极点
零点 一阶极点 零点
零点
开关电源反馈电路产生震荡的原因：
R1C1s 1 R2C1s( R1C2 s 1)